一、1.分压差脱气精炼法可分为:气体脱气法;溶剂脱气法;沸腾脱气法;真空脱气法。
2.配制合金用炉料一般包括:新金属料;废料及中间合金。其中合金元素加入的方式有:纯金属;中间合金。
3.脱氧的方法有:沉淀脱氧;扩散脱氧;真空脱氧。
4.脱气的目的主要是:从熔体中除去氢气。
二、1.金属液中气体的**;精炼除气的途径和除气的方法。
答:气体的**:
炉料。金属炉料中一般都溶解有不少气体,表面有吸附的水分,电解金属上残留有电解液。
炉气。非真空熔炼时,炉气是金属中气体的主要**之一。炉气的成分随所用燃料和燃烧情况不同而异。
耐火材料。耐火材料表面吸附有水分,停炉后残留炉渣及熔剂也能吸附水分。
熔剂。许多溶剂都含有结晶水,精炼用气体中也含有水分。为减少气体**,熔剂和精炼用气体均应进行干燥或脱水处理。
操作工具。与熔体接触的操作工具表面吸附有水分,烘烤不彻底时,也会使金属吸气。
除气的途径:
一是气体原子扩散至金属表面,然后脱离吸附状态而逸出;二是以气泡形式从金属熔体中排除;三是与加入金属中的元素形成化合物,以非金属夹杂物形式排除。脱气精炼的主要目的,就在于脱除溶解于金属中的气体。
除气的方法:
根据脱气原理的不同,脱气精炼可分为分压差脱气、化合脱气、电解脱气和预凝固脱气等。
2.简述金属凝固过程中的晶粒细化的技术。
增大冷却强度:采用水冷模和降低浇温。 加强金属流动:
改变浇注方式、使锭模周期性振动、搅拌。 变质处理:向金属液内添加少量物质,促进金属液生核或改变晶体生长过程的一种方法。
3.金属凝固的方式及其相应凝固组织特点。
答:①顺序凝固。铸锭顺序凝固时易于得到柱状晶,即凝固区愈窄,铸锭中形成柱状晶的倾向愈大。当合金成分一定,连续铸锭比铁模铸锭的柱状晶发达。易形成集中性缩孔。
②同时凝固。铸锭以同时凝固方式进行凝固时,易于自由长大成粗大的等轴枝晶。粗大枝晶互相连接后,封闭住的残余液体最后凝固而形成分散性缩孔。
③中间凝固。合金的(tl-ts)较窄,或温度梯度较大时,凝固区宽度介于上述二者之间。此时铸锭以中间凝固方式进行凝固。
铸锭中既有柱状晶也有等轴晶。这种合金的流动性比窄结晶温度范围的合金差,但优于宽结晶温度范围的合金,故产生热裂和缩孔的倾向,介于上述二者之间。
4.变质处理的目的及其机理。
答:目的:对于加工材料的合金,变质处理主要是为了细化基体相,并希望能改善脆性化合物、杂质及夹渣等第二相的形态和分布状况。
对于铸造合金,变质处理主要是为了细化第二相或改变其形态和分布状况。
变质机理:变质剂的非均质晶核作用、变质剂的偏析和吸附作用。
5.为什么多次返回使用的铝合金料,应该降级使用?
答:铝合金返回料由于在熔炼过程中对炉衬的冲刷作用,会带入新的杂质元素,以及随着熔炼次数的增加,杂质含量会逐步地累积,使原本的杂质含量超标,因此铝合金返回料通常只能降级使用。
6.讲讲铸锭热裂纹和冷裂纹形成的阶段和种类。
答:在凝固过程中产生的裂纹称为热裂纹,凝固后冷却过程中产生的裂纹称为冷裂纹。
根据裂纹形状和在铸锭中的位置,裂纹又可分为许多种,如热裂纹可分为表面裂纹、皮下裂纹、晶间微裂纹、中心裂纹、环状裂纹、放射状裂纹等;冷裂纹可分为顶裂纹、底裂纹、侧裂纹、纵向裂纹等。(列举种)
7.防止金属凝固缩孔和缩松的途径。
答:防止缩孔及缩松的基本途径,是根据合金的体收缩特征、结晶温度范围大小及铸锭结构等,制定正确的铸锭工艺,在保证铸锭自下而上顺序凝固的条件下,尽可能使缩松转化为铸锭头部的缩孔,然后通过人工补缩来消除。在铸模铸锭的情况下,一般要合理设计模壁厚度和锭坯的宽厚比或高径比等,必要时可采用上大下小的锭模及加补缩冒口;或在锭模头部放置有保温材料做成的保温帽,以加强补缩;适当提高浇温、降低浇速,浇注完毕随即进行补缩,都是减小缩孔并使其集中在冒口部分的有效措施。
连铸易形成缩松的大型铸锭时,应先做好去气去渣精炼,务必使熔体中冒口中含气量和夹渣尽量少;采用短结晶器或低金属液面水平,适当提高浇温、降低浇速,加强二次水冷,使液穴浅平,以便尽可能使铸锭由下而上进行铸锭,这样便可消除缩孔和减少缩松。
三、1.金属凝固过程中,固相中溶质含量cs会低于液相含量cl。当cs=cl时,材料的成分过冷现象是否发生?现实生产中,是否可以实现cs=c0?具体可采用哪些工艺方法?
答:2.金属在熔炼过程中去除熔体中的夹渣是一项重要工作,为了提高除杂效率,采取了很多方法,以铝合金为例,简述这些方法以及这些方法的设计思路。
答:浮选法。浮选法是利用通入熔体的惰性气体或加入的熔剂所产生的气泡,在上浮过程与悬浮的夹杂相遇时,夹渣被吸附在气泡表面并带到熔体液面的熔剂中去。
此法对于熔点较低的铝合金、镁合金等较为有效。
全体溶剂法。多用于铝及铝合金。它是用钟罩或多孔容器将溶剂加入到熔体内部,并随之充分搅拌,使溶剂均匀分布于整个熔池中去,在比重差作用下,轻者上浮,重者下沉。
特点是:增大了夹渣与熔剂的接触机会,有利于吸附、溶解或化合作用的进行。
3.铝合金熔炼常采用哪种除气方法,叙述之。
答:采用动态真空脱气法。它是将金属液经流槽导入抽至10托的真空炉内,使金属液以分散的液滴喷落在熔池中。
借助于对熔体的机械或电磁搅拌,或通过炉底的多孔砖吹入精炼气体,可加快脱气过程。使用此法处理铝合金液,不仅脱气时间短,含氢量低,钠含量也降低,还能减少夹渣。
4.铝合金变质处理的基本方法。
答:变形铝合金用ti作变质剂来细化α-al晶粒时,ti多以中间合金的形式加入到铝液中,一般加入0.01~0.
05%ti就有明显的细化效果,加入0.1~0.3%ti效果最好。
如同时加入约0.01%b。ti在铝合金中的变质机理随其含量不同而不同。
al-si系铸造合金的常用变质剂是na和p. 而na以钠盐形式加入,p以赤磷粉形式加入。
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